| 0 |
|
Для своей докторской диссертации в Группе исследований сверхпроводимости Университета Миннесоты Юй Чэнь (Yu Chen) из UC Santa Barbara разработал новую технологию изготовления сверхпроводящих наноцепей. Однако сверхминиатюрные цинковые нанопроводники продемонстрировали необычное поведение, найти объяснение которому удалось лишь спустя несколько лет. Выводы, к которым пришел Чэнь совместно с руководителем группы Алленом Голдманом (Allen M. Goldman) и физиком-теоретиком Алексом Каменевым (Alex Kamenev), изложены в материале, опубликованном в издании Nature Physics.
Сверхпроводимость и диссипацию принято считать взаимоисключающими явлениями, так как процесс преобразования электроэнергии в тепло в термодинамических системах прочно ассоциируется с нормальным (не сверхпроводящим) состоянием. «Но мы обнаружили, что сверхпроводимость и диссипация могут сосуществовать в достаточно общих условиях», — отмечает Чэнь.
В итоге долгой и тщательной работы, включавшей как экспериментальные, так и теоретические исследования, авторы пришли к удовлетворившему их объяснению. Причина наблюдаемого явления кроется в особом неравновесном состоянии квазичастиц — электроноподобных возбуждений, образующихся в нанопроводах Чэня.
Эти квазичастицы создаются сдвигом фаз. Квантовомеханическая функция, описывающая сверхпроводимость нанопровода, имет вид навивающейся на него спирали. Время от времени один из витков спирали сжимается и исчезает. Это явление называют фазовым сдвигом, и оно генерирует квазичастицы, что выражается в появлении области плато по напряжению (voltage plateau) — нового нетермического состояния, в котором одновременно присутствуют свойства сверхпроводника и обычного металла.
В дополнение к открытию этого уникального явления, позволяющего «делать нанопроводники меньше и холоднее, чем когда-либо до этого», у состояния плато обнаружилось еще одно неожиданное свойство. Под воздействием магнитного поля область сверхпроводимости, вопреки обычному, не уменьшалась, а наоборот, увеличивалась.
Такое состояние, по всей видимости, является общим для сверхмалых сверхпроводящих цепей, которые могут стать идеальным связующим звеном между нанокомпонентами и контактами в будущих сверхпроводящих компьютерных системах.
«Полученные нами результаты демонстрируют, что сверхпроводящие наноцепи могут быть использованы в качестве простой, но универсальной платформы для исследования неравновесных квантовых явлений», — заключает Чэнь.
В дальнейшем, исследователи намерены идентифицировать те параметры нанопроводов, которые отвечают за возникновение эффекта, рассмотреть провода различной длины и состава.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
